مقالات
معرفی فولادهای کروم منگنز
اسفند
برای اولین بار در دهه 1930 و در طول جنگ جهانی به دلیل کمبود ذخایر نیکل، استیل کروم منگنز ابداع و تولید شد. فولادهای ضد زنگ کروم منگنز در سری 200 گریدهای استنلس استیل طبقه بندی می‌شوند. امروزه نیز با افزایش قیمت نیکل، توسعه و گسترش این سری استیل، رونق پیدا کرده است و شرکت‌ها و کارخانجات در حال توسعه و تولید گریدهای سری 200 استیل هستند. در این مقاله از استیل رخ به ویژگی‌های کلیدی این سری می‌پردازیم و شما را با آن بیشتر آشنا می‌کنیم.
ویژگی‌های فولادهای حاوی منگنز
همانطور که گفتیم علت استفاده از منگنز در استنلس استیل سری 200 و تولید استیل کروم منگنز، جایگزینی منگنز به جای نیکل با هدف صرفه اقتصادی است. خواص فیزیکی و مکانیکی و همچنین قابلیت شکل پذیری گریدهای کروم نیکل و استیل کروم منگنز بسیار به یکدیگر شباهت دارد. استیل کروم منگنز به دلیل محتوای نیتروژن بالاتر، استحکام کششی و نرخ کارسختی بیشتری نسبت به استیل کروم نیکل دارد.
استیل کروم منگنز به دلیل کارسختی بسیار بالایی که دارد، برای استفاده در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه دارند، مانند پین‌های پل یا شفت‌های مورد استفاده در قایق، استفاده می‌شوند. ویژگی دیگر استیل کروم منگنز این است که وقتی تحت عملیات کارسرد قرار می‌گیرد و میزان کرنش زیادی بر روی آن‌ها اعمال می‌شود، مغناطیسی نمی‌شود و این عامل سبب کاربرد گسترده آن در ساخت ژنراتورهای الکتریکی می‌شود.
تاثیر منگنز در فولادهای منگنز کروم
استیل کروم منگنز دارای خواص شکل پذیری گرم خوبی است و این ویژگی به دلیل وجود منگنز در ترکیب آلیاژی است. منگنز در دماهای پایین می‌تواند فاز آستنیت را پایدار نگه دارد. فاز آستنیت استحکام خوبی دارد و مقاومت به خوردگی آن نیز بسیار مطلوب است. اما در دماهای بالا، منگنز می‌تواند سبب پایداری فاز فریت شود. این عامل سبب می‌شود تا شکل دهی گرم استیل کروم منگنز بسیار بهبود پیدا کند. چرا که فاز فریت استحکام کمتری نسبت به فاز آستنیت دارد و نیروی مورد نیاز برای تغییرشکل را کاهش می‌دهد.
یکی دیگر از نقش‌های منگنز در استیل کروم منگنز، بالا بردن قابلیت حلالیت نیتروژن در ساختار استیل است. نیتروژن می‌تواند سبب بهبود خواص مکانیکی از جمله استحکام نهایی شود. حضور نیتروژن در کنار مولیبدن مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی را نیز افزایش می‌دهد.
ترکیب شیمیایی گریدهای استیل کروم منگنز در مقایسه با استیل 304
| گرید | C | Cr | Mn | Ni | Si | P | S | N | Cu | Mo |
| 304 | Max 0.08 | 18 – 20 | Max 2 | 8 – 10.5 | Max 0.75 | Max 0.045 | Max 0.03 | Max 0.1 | – | – |
| 201 | 0.15 | 16-18 | 5.5-7.5 | 3.5-5.5 | Max 1 | MAX 0.06 | Max 0.03 | Max 0.25 | – | – |
| 202 | 0.15 | 17-19 | 7.5-10 | 4-6 | Max 1 | Max 0.06 | Max 0.03 | Max 0.25 | – | – |
| 203 | 0.08 | 16-18 | 5.5-6.5 | 4-6 | – | – | 0.18-0.35 | – | 1.75-2.25 | – |
| 204 | 0.03 | 15-17 | 9-7 | 1.5-3 | – | – | Max 0.03 | 0.15-0.3 | – | – |
| 205 | 0.15-0.25 | 16.5-18 | 14-15.5 | 1-1.75 | Max 1 | Max 0.06 | Max 0.03 | 0.32-0.4 | – | – |
| 214 | 0.12 | 17-18.5 | 14-16 | 1 | – | – | Max 0.03 | 0.35 | – | – |
| 216 | 0.08 | 17.5-22 | 7.5-9 | 5-7 | Max 1 | Max 0.045 | Max 0.03 | 0.25-0.5 | – | 2-3 |
مقاومت به خوردگی فولاد منگنز بالا
بصورت کلی باید گفت که، استیل کروم منگنز نسبت به استیل‌های حاوی نیکل، مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارد. این گریدهای فولاد ضد زنگ در محیط‌های حاوی آب شیرین و محیط‌های شیمیایی با خورندگی ملایم، مقاومت خوبی دارند. استفاده از گریدهای استیل کروم منگنز در محیط‌هایی که با مواد شیمیایی بسیار خورنده در ارتباط است توصیه نمی‌شود. در این کاربری‌ها بهتر است از گریدهای مقاوم تر در برابر خوردگی مانند استیل سری 300 استفاده شود.
یکی از موارد مهم در ساختار استیل کروم منگنز ، پدیده حساس شدگی یا Sensitization است. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که کروم درون ساختار استیل با کربن ترکیب شده و ذرات کاربید کروم در ساختار استیل تشکیل شود. این پدیده سبب می‌شود تا میزان کروم آزاد درون ساختار استیل کاهش یابد و در صورتی که استیل در برابر مواد خورنده قرار گیرد، مقاومت به خوردگی آن بسیار ضعیف شود و سریعا خوردگی در استیل اتفاق افتد. در گذشته و در گریدهای ابتدایی استیل کروم منگنز برای آستنیتی شدن ساختار، میزان کربن آن را افزایش می‌دادند. این پدیده سبب تشدید Sensitization می‌شد و خواص جوشکاری این گریدها را به شدت کاهش می‌داد.
جوشکاری و عملیات حرارتی استیل سری 200
استیل کروم منگنز به دلیل ترکیب شیمیایی، سختی پذیری خوبی دارد و اغلب گریدهای سری 200 را می‌توان با انجام عملیات حرارتی سخت کرد. برای مثال گرید استیل 202 را می‌توان با انجام عملیات حرارتی در دمای 1040 درجه سانتی‌گراد و به دنیال کوئنچ در آب، استحکام بخشید.
اما جوشکاری استیل کروم منگنز به دلیل سختی پذیری بالا چالش برانگیز است. مقاطع ضخیم‌تر نیز فرآیند جوشکاری سخت‌تری دارند. خط جوشکاری شده استیل کروم منگنز به شدت مستعد ترک خوردگی در حالت سرد است و ممکن است پس از مدتی ترک‌ها در خط جوش ایجاد شوند. بهتر است در صورت نیاز برای انجام فرآیند شکل دهی از گریدهای دیگر استیل استفاده کرد.
کاربرد استیل کروم منگنز
استیل سری 200 کاربردهای بسیار زیادی در صنعت دارد و این کاربردها به دلیل خواص مکانیکی خود و استحکام بالای آن است. برای استفاده در محیط‌های خورنده شدید و محیط‌های شیمیایی بهتر است از این سری استفاده نشود و از گریدهای استیل سری 300 که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند استفاده شود. اما استیل کروم منگنز در لوازم آشپزخانه مانند کارد و چنگال کاربرد بسیار زیادی دارد. در ساخت ماشین ظرفشویی و لباسشویی نیز از این گریدها استفاده می‌شود.
تفاوت استیل سری 200 و 300
مهم‌ترین تفاوت این دو دسته از استیل را می‌توان استفاده از نیکل دانست. استفاده از نیکل در سری 300 قیمت آن را نسبت به گریدهای سری 200 بیشتر کرده است و به همین دلیل استفاده از سری 200 در برخی از کاربری‌ها مقرون به صرفه‌تر است.
یکی دیگر از تفاوت‌های استیل سری 200 و 300 استحکام آن‌هاست. سری 200 حدود 40% استحکام کششی بیشتری نسبت به سری 300 دارد. سایر خواص مکانیکی این دو دسته شباهت بسیار زیادی به یکدیگر دارند. گریدهای 201 و 202 در شرایط آنیل و نورد سرد خواصی کاملا مشابه به گریدهای 301 و 302 دارند.
سخن آخر
تولید و استفاده از استیل کروم منگنز به دلیل ویژگی‌های بسیار خوب و قیمت مناسب، بسیار رایج شده است و محققان در حال توسعه این آلیاژها هستند. سری 200 استیل با ویژگی‌های بسیار خوب و خواص مکانیکی مشابه به استیل سری 300 توانسته است در بخش زیادی از صنعت کاربردی باشد. به دلیل استفاده از منگنز به جای نیکل آینده‌ی گریدهای استیل کروم منگنز بسیار روشن است و به نظر می‌رسد توسعه بیشتری پیدا کند.
در صورت دریافت خدمات و تامین اقلام استیل، از جمله خرید ورق استیل، در آلیاژها و ضخامت‌های متنوع و خرید دیگر مقاطع استیل، با کارشناسان ما در مجموعه استیل رخ در تماس باشید.
